[发明专利]含有咔唑的侧链型聚芳醚砜、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于电致存储新材料技术领域，具体涉及一种含有咔唑官能团的侧链型的聚芳醚砜类聚合物、制备方法及其作为有机功能膜在信息存储器件中的应用。

背景技术

近年来随着科技的进步，特别是IT产业的快速发展，给我们工作、生活带了极大的便利，也让我们充分享受了科技的进步带来的福利。数字通信技术急剧发展的同时也使存储设备的需求迅速的增加，也对存储设备提出了更高的要求：存储器件需要有更高的存储密度，简单便携，更加优异的稳定性，节能环保，制备工艺简便。

传统的存储材料，由于种种原因已经渐渐的不能满足行业发展的需求，全世界科研工作者正在努力寻求其替代品，用于未来的信息存储。近年来，已经有多种新型的存储材料被报道，包括硫属化物材料、氮化物材料、一些氧化物材料等。

由于有机化合物的原料易得、廉价、合成简单，目前基于有机化合物的存储材料已经获得了全世界范围内的广泛关注。这类存储装置具有典型的三明治结构，在两个电极中间夹着一层有机化合物薄膜，通过测试器件的电流随施加电压的变化曲线来研究器件的存储性能，其利用有机分子在电场的作用下的电双稳态转换实现信息的存储。一般器件的一个电极使用的是ITO玻璃，有机化合物膜则通过旋涂(聚合物)或是真空蒸镀(有机小分子)涂覆于ITO基片上，上电极则为金属电极(真空蒸镀，多为Al)。相比于有机小分子，聚合物材料的提纯简便、热学力学性能优秀、制膜简单、良好的柔韧性、加工工艺简便，具有良好的优越性，所以基于聚合物的存储材料吸引了更多的研究者的目光，并且已经有多种具有存储性能的材料被国内外的科研工作者成功的开发。其中在中国专利“CN101280054A”和“CN101182374A”中则分别介绍了基于铱配合物的共轭聚合物以及二茂铁导电聚合物的聚合物存储材料的相关研究。但是在开发聚合物存储材料的过程中还有很多亟需解决的问题，诸如材料的化学稳定性不够好、器件的存储不稳定、存储机理解释复杂、器件的性能优化困难、开关电流比不够大等，科研工作者们也正在通过各种尝试来解决以上面临的问题。

聚芳醚砜材料作为一种性能优异的特种工程塑料，具备优秀的机械性能、良好的热稳定性、优异的耐溶剂性能和耐酸碱性能等，已经在燃料电池、航空航天、分离膜等领域获得了广泛的应用。而咔唑基团具备良好的空穴传输能力，其优异的光电性能使其在光电领域应用广泛。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是设计合成了含有咔唑基团的聚芳醚砜聚合物材料，以及使用该聚合物作为功能膜制备存储器件，通过对接枝单体的化学改性，实现了对器件性能的优化。在本发明中，将含有咔唑基团的几种接枝单体，分别通过共价键接枝到性能优异的特种工程塑料聚芳醚砜的侧链上。该合成的聚合物含有咔唑官能团，具有良好的光电方面的性能，可以实现在电存储领域方面的应用。同时该聚合物具备高的热稳定性(热失重温度高)，较好的溶解性能，良好的成膜性等优点，可以通过旋涂制备聚合物功能膜。作为合成聚合物的应用，利用其制备了典型的具有三层结构的存储器件(ITO玻璃/聚合物功能膜/Al电极)，并且通过对含有咔唑基团的接枝单体的简单的化学修饰，实现了对器件性能的优化，得到了一种热学性能优异(5％热失重温度378℃)、能源消耗低(开关电压低，～2.5V)、信息读取准确(电流比ON/OFF>10⁵，多次读取电流平行性好)、信息保存时间长(保存时间>3×10⁵s)、具有一次写入多次读取存储特性(Write-Once-Read-Many,WORM)的存储性能稳定的聚芳醚砜类信息存储材料，拓展了聚芳醚砜类材料的应用领域。

本发明将含有咔唑官能团的侧链型聚芳醚砜聚合物作为电存储材料，制备相应的电存储器件，涉及了材料的合成以及器件的制备方面的工艺，并通过对聚合物侧链的化学修饰实现了对器件的存储性能的优化，提高了器件的稳定性。

本发明所述的含有咔唑侧基的聚芳醚砜，其结构如下所示：

其中,上式中R₁、R₂是氢原子或硝基。如果R₁、R₂都是氢原子，则对应的是聚合物Cz-PES1；若R₁、R₂其中一个是氢原子另一个是硝基，则对应的聚合物为Cz-PES2；若R₁、R₂均为硝基，则对应的聚合物为Cz-PES3。

本发明所述的含有咔唑的侧链型聚芳醚砜Cz-PES1的制备方法，其步骤如下：